[发明专利]一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法及应用，所述催化剂为一种双功能催化剂，以固体酸为二甲醚水解活性组分，以碳化钼为甲醇重整制氢活性组分，该催化剂制备方法安全简单，得到的催化剂性能稳定，用于催化二甲醚水蒸气重整制氢效率高，副产物少，开拓了碳化钼催化二甲醚水蒸气重整制氢新的应用领域。

技术领域：

本发明涉及氢气制备领域，具体涉及一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法。

背景技术：

近年来，石油能源枯竭，生态环境恶化以及可持续发展所面临的压力使得开发新能源以及高效利用能源成为人类面临的迫切的问题。开发和利用氢能能够降低石油消费、改善生态环境，实现能源多元化发展。如何合理、高效地制氢、储氢与用氢成为当前研究的热点。

燃料电池是将氢的化学能通过电极反应直接转化为电能，能量效率不受卡诺循环的限制。燃料电池具有环境友好、启动迅速、噪音小及温室气体排放少等优点，被认为是21世纪首选的清洁、高效的发电技术，是目前利用氢能的最重要的技术之一。

目前的供氢方式受到安全、成本、社会基础设施和技术问题的限制，使得质子交换膜燃料电池的应用受到了诸多限制。将醇类、天然气、汽油、柴油等化石燃料经过催化重整制取氢气供给质子交换膜燃料电池，具有储存运输方便、使用安全、能量密度高等优点，被认为是解决质子交换膜燃料电池最可行的途径之一。

二甲醚是目前世界上普遍看好的未来清洁能源，其来源广泛，成本低廉，且具有无毒、无腐蚀性、无致癌性等特点；二甲醚室温下饱和蒸气压约为0.5MPa，易于储存和运输。二甲醚重整制氢具有成本低、无腐蚀性、条件温和，产品组成简单，易储存、运输和分离的优点，可满足质子交换膜燃料电池对氢源的要求，二甲醚水蒸气重整制氢是质子交换膜燃料电池的理想供氢方式之一。

二甲醚水蒸气重整目前主要的催化剂为Cu基催化剂和贵金属基催化剂。Cu基催化剂的稳定性，特别是热稳定性较差；贵金属催化剂一般以氧化物做载体，但是在该催化剂上反应物易分解导致副产物含量偏高，CO含量也超过燃料电池的耐受力。

目前为止，尚未见到将碳化钼催化剂应用于二甲醚水蒸气重整制氢反应的相关报道。

发明内容：

本发明的目的是提供一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法及应用，该催化剂制备方法安全简单，得到的催化剂性能稳定，用于催化二甲醚水蒸气重整制氢效率高，副产物少，开拓了碳化钼催化二甲醚水蒸气重整制氢新的应用领域。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种高效稳定的用于二甲醚水蒸气重整制氢的碳化钼催化剂的制备方法，所述催化剂为一种双功能催化剂，以固体酸为二甲醚水解活性组分，以碳化钼为甲醇重整制氢活性组分，该催化剂制备方法包括以下步骤：

(1)将可溶性钼前驱体盐溶于水中形成溶液，并将固体酸前驱体盐溶于水或将固体酸在水中分散成悬浊液，然后将两者混合后充分搅拌，干燥后得到固体颗粒；所述的固体酸前驱体盐为Al的可溶性盐，所述固体酸为ZSM-5、β-分子筛、X型沸石、Y型沸石、A型沸石、丝光沸石、杂多酸和固体超强酸中的一种或任意几种组合；

(2)将得到的固体粉末300-700℃焙烧，得到催化剂前驱体；

(3)将可溶性金属前驱体盐溶于水中得到溶液，然后与步骤(2)得到的催化剂前驱体混合均匀，并干燥然后置于程序升温炉中，通入碳化气进行碳化，碳化完成后将所得催化剂在钝化气中进行钝化，得到金属负载的碳化钼催化剂；所述的金属为铂、金、铜、镍、钴的一种或任意组合；所述的碳化气为烃类气体或烃类气体与氢气的混合气体；所述的钝化气为O₂与氮气混合气或O₂与惰性气体的混合气或CO₂或水蒸气。